路灯节能控制器报告_路灯控制器报告
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单片机系统分析与调试
课程设计报告
课程名称：路灯节能控制
作者姓名：周果、王开基、申磊、刘湘
班级学好：机电1031班06、07、31
指导老师：黄有全
时间：2011年12月31日
路灯节能控制设计
一、设计题目极其分析：
设计要求：
1、天黑后自动开启路灯
2、到设定时间后自动熄灭
3、自动熄灭后且天黑，如果有人路过，灯自动开启，且5分钟后自动熄灭
设计应用背景：能源问题己经成为全球最为关注的问题之一，能源危机已经成为全人类所面临的主要危机，特别是我国的电力能源近年来显得十分吃紧，电力紧张阻碍着我们的日常生产、生活，甚至严重影响到我国经济的发展与社会文明的进步。在城市亮化、美化大潮的趋势下，城市景观照明耗电也吞噬着我们的电力资源。而发电企业投资和建设需要一个较长的周期，快速的经济发展需要更多更充足的电力供应和消耗，电力的供求之间矛盾重重。电力供应缺口很难在短期内得以缓解，发展与节约并重，已经成为经济建设的必然选择。此时，灯光照明行业节电也成为了我们的必然选择
设计应用意义：路 灯 是 城 市 照 明 工 程 的 主 要 组 成 部 分，在 夜 晚，路 灯 的 照 明 起 到非 常 重 要 的 作 用。但 是 路 灯 在 起 着 重 要 作 用 的 同 时，也 在 消 耗 着 大 量的 能 源。目 前 一 般 的 传 统 路 灯，主 要 是 高 压 钠 灯，一 盏 路 灯 的 功 率 约为 100W－ 400W，一 些 大 型 路 灯 功 率 可 以 达 到 1000W 以 上。我 们以 一 盏 路 灯 200W 来 计 算，一 个 晚 上 照 明 12 个 小 时 从 晚 上 7 点 到第 二 天 早 上 7 点），那 么 一 盏 路 灯 就 要 消 耗 200×12/1000 ＝ 2.4度 电 能。假 设 路 灯 之 间 的 间 距 是 20 米，一 条 长 2 公 里 的 街 道 就 有（所2×2000/20 ＝ 200 盏 路 灯 道 路 两 边 各 有 一 盏 路 灯，以 要 乘 2），那 么 这 条 街 道 一 晚 上 消 耗 的 电 能 就 有 200×2.4 ＝ 480 度，1 年 消耗 的 电 能 是 480×365＝ 17.52 万 度。在一个城市中，除了主干道外，还有很多次干道和小的路段，这 特些街道在夜晚的人流量和车流量都比较小。别是一些郊区和比较偏僻 的 路 段，在 半 夜 1 点 钟 以 后，人 流 量 和 车 流 量 一 般 非 常 少。但 是 即使 没 有 人 或 车 经 过，这 些 路 灯 也 是 长 期 点 亮 的，这 时 电 能 就 被 白 白 浪费 掉 了。很 多 路 段 真 正 有 效 的 照 明 时 间 只 占 到 整 个 照 明 时 间 的 20－ 30，也 就 是 说 大 部 分 电 能 被 浪 费 掉 了。如 果 有 效 照 明 时 间 是 30，那 么 一 条 街 道 浪 费 的 电 能 就 有17.52×0.7＝ 12 万 度。一 个 中 等 规 模 的 城 市 这 样 的 街 道 可 能 就 有100 个 以 上，一 个 大 城 市 往 往 有 数 百 个 这 样 的 街 道，那 么 就 是 说 一 个 考城市每年在路灯上浪费的电能就有数百到数千万度以上。虑到全国有 数 百 个 大 型 城 市，中 小 规 模 的 城 市 更 多，总 的 浪 费 电 能 是 非 常 巨 大的。据 统 计，杭 州 市 一 年 用 于 城 市 照 明 的 费 用 就 高 达 3 亿 元 以 上。如 比果我们采取一定的节能措施，如说在没有人和车经过时自动关闭路灯，就 可 以 收 到 明 显 的 节 能 效 果。在 能 源 日 益 紧 张 的 今 天，特 别 是 很多城市存在电力不足的矛盾，这无疑是非常有意义的。
二、系统设计
设计基理：路灯节能控制器是通过运用
MCS—51单片机设计的，通过配套的功率变换组件，可在路灯的启停和运行中，有效的调节路灯的端电压，控制路灯的照明亮度，从而改变了路灯在不同时段的耗电量，改善了功率因素，到了节约电能的目的。
设计思路：设计采用PWM 脉宽调制技术和恒流源电路对路灯的驱动和亮度调节。通过单片机和传感器及其检测电路完成路灯工作状态的控制。显示部分利用液晶显示模块，菜单式操作，显示时间、故障路灯地址、支路开关灯时间、每只灯的开关时间等功能。
设计原理：将整个电路分成三个部分，环境控制电路、时钟电路、交通状况传感器检查电路
环境控制电路：利用光敏电阻的阻值与光照度呈反比例关系，采样其两端的电压信号，利用采样的电压信号通过施密特触发器输出的TTL 电平来控制LED 灯的开关。电路可靠，有效地避免由于短时间光照剧烈变化引起的误动作，操作者可以通过电位器方便的进行调试
时钟控制电路： 使用时钟专用芯片DS1302 进行时钟控制，通过外加很少的电路就可以实现高精度的时钟信号。外围电路简单可靠，时间精度高，采用串口通信可以节省I /O 口的资源，通过外接锂电池后可以实现时间信息储存。交通状况传感器：采用声控传感器来判断是否有人路过该位置，并送入单片机判断执行相应的程序。
设计结构图：
路灯节能控制系统实现的功能：支路控制器有时钟功能，能设定、显示开关灯时间，控制整条支路按时开灯和关灯;能根据环境明暗变化，自动开灯和关灯，能根据交通情况自动调节亮灯状态;并能分别独立控制单只路灯的开灯和关灯时间;当图1 模拟路灯节能控制系统结构图路灯出现故障时（灯不亮），支路控制器发出声光报警信号，并显示有故障路灯的地址编号。单元控制器具有调光功能，路灯驱动电源输出功率能在规定时间按设定要求自动减小，该功率应能在20% ～100% 范围内设定并调节，调节误差≤2%
三、单元设计 1环境光控电路： 环境控制电路是对环境光亮度的检测，将检测信号送单片机P15，从而实现自动开灯关灯。下图为环境控制电路图。明暗检测采用光敏电阻RG1 和R12（RP2）分压，提取电压信号，送到由555 定时器组成的施密特触发器。当环境暗到一定程度（通过RP2 可以方便的调节），RG1 阻值上升，施密特触发器翻转，将电平信号送单片机处理。C8 为抗干扰设计，如天暗时，闪电的干扰，C8 使555 的2 脚电压不会突变，防止误动作。D2 为指示灯，方便调试。时钟电路
DS1302 是一款高精度时钟集成电路，它可以进行年、月、日、星期、时、分、秒计时，功能强大。电路图如下
3显示控制模块
显示控制模块如图7 所示。控制见软件设计。
四、程序框图软件设置 1路灯控制流程图：
五、测试数据及性能分析
1时钟测试：设定当前时间内开关灯，观测得到显示正常。始终模块成功。2环境明暗变化测试：将光控模块移动作品至暗处，观察灯光是否自动亮起。
3声控测试：将整个作品移到黑暗处，发出声音，观察灯光是否亮起。
六、总结心得
通过制作路灯节能控制器，我们小组对单片机MCS—51有了更多的了解，学到了很多课本上学不到的东西，书本看上去容易做的东西，在实践做却遇到了很多的难题，我们组里成员相互合作补长取短，通力合作共同攻破难题，让我感觉到了团队合作的力量。我们一起去买元器件，一起研究电路图，分析问题，检查故障，书写程序，享受着其中的乐趣，为自己感到骄傲……
七、谢辞
感谢老师在制作中的帮忙，同学们在制作中为我们分析问题。
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